供电技术煤矿变压器的保护设计精Word格式文档下载.docx
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变压器常用的保护装置有瓦斯保护、差动保护、过电流保护以及过负荷保护等。
在煤矿电力系统中,由于用电等级为一级,这就要求供电系统的可靠,从而对变压器的保护意义及其重大。
本课程设计就是是煤矿地面变电所主变压器的保护设计。
关键词:
变压器保护
目录
1.主保护介绍..................................11.1.瓦斯保护介绍.................................1
1.2.差动保护介绍.................................2
2.后备保护介绍................................52.1过电流保护介绍................................5
2.2过负荷保护介绍................................6
3.保护的配合及整定计算........................73.1主保护的整定计算..............................73.1.1差动保护的整定计算..........................73.2后备保护的整定计算...........................123.2.1过电流保护的整定计算.......................12
3.2.2过负荷保护的整定计算.......................12
4.对保护设计的评价...........................13
5.保护电路图............................14
1.主保护介绍
为了满足电力系统稳定方面的要求,当变压器发生故障的时候,要求保护装置快速切除故障。
主保护的跳闸动作时间极短,一般认为是0秒,包括瓦斯保护和差动保护。
1.1.瓦斯保护介绍
瓦斯保护主要用作变压器油箱内部故障的主保护以及油面过低保护。
变压器的内部故障,如匝间或层间短路、单相接地短路等,有时故障电流较小,可能不会是反应电流的保护动作。
对于油浸变压器,油箱内部故障时,由于短路电流和电弧的作用,变压器油和其他绝缘物会因为受热而分解出气体,这些气体上升到最上部的油枕。
故障越严重,产气越多,形成强烈的气流。
能反映此气体变化的保护装置,称为瓦斯保护。
瓦斯保护的主要优点是动作快,灵敏度高,稳定可靠,接线简单,能反应变压器油箱内部的各种类型故障,特别是短路杂匝数很少的匝间短路,其他保护可能不动作,对于这种故障,气体保护具有特别重要的意义。
瓦斯保护的接线图如图1-1所示。
图1-1瓦斯保护的接线图
1.2.差动保护介绍
差动保护主要用作变压器内部绕组、绝缘套管及引出线相间短路的主保护。
在正常运行和外部故障时,流入继电器的电流为两侧电流之差,及Ir=I12-I22=0,其值很小,继电器不动作。
当变压器内部放生故障时,若仅I侧有电源,则Ir=I12,其值为短路电流,继电器动作,使两侧断路器跳闸。
由于差动保护无需与其他保护配合,因此可瞬动切出故障。
变压器差动保护原理如图1-2所示。
2
II1
III1
图1-2变压器差动保护原理
由于诸多因素影响,在正常运行和发生外部故障时,在继电器中会流过不平衡电流,影响差动保护的灵敏度。
下面主要介绍变压器接线方式的影响。
对于Yd11接线方式的变压器,其两侧电流有30度相位差。
为消除相位差造成的不平衡电流,通常采用相位补偿的方法,及变压器Y侧的互感器接成d形,d侧的互感器接成Y形,使相位得到矫正。
差动保护接线图如图1-3所示。
3
4
IA1
IB1
IC1
IIab1
Ibc1Ica1
图1-3差动保护接线图
2.后备保护介绍
为了满足电力系统稳定方面的要求,当变压器发生故障的时候,要求保护装置切除故障。
为保证故障能够切除,变压器还应装设后备保护。
后备保护的跳闸动作时间一般认为是几秒,包括过电流保护和过负荷保护。
2.1过电流保护介绍
为了防止外部短路引起变压器绕组的过电流,并作为差动和瓦斯保护的后备,变压器还必须装设过电流保护。
对于单侧电源的变压器,过电流保护安装在电源侧,保护动作时切断变压器各侧开关。
过电流保护的动作电流应按躲过变压器的最大工作电流整定,启动值比较大,往往不能满足灵敏度的要求。
为此,可以采用低电压闭锁的过电流保护,以提高保护的灵敏度,其接线图如图2-1所示。
5
QF1QF2
图2-1低电压闭锁过电流保护
2.2过负荷保护介绍
变压器过负荷大都是三相对称的。
所以过负荷的保护可采用单电流继电器的接线方式,经过一定延时作用于信号,在无人值班的变电所内,也可作用于跳闸或自动切除一部分负荷。
变压器过负荷保护的动作时间通常取10s,保护装置的动作电流,按躲过变压器额定电流整定。
3.保护的配合及整定计算
3.1主保护的整定计算
3.1.1差动保护的整定计算
（1由变压器的额定容量及平均电压计算出变压器两侧的额定电流{EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT|TNI.,按选择两侧电流互感器一次额定电流,然后按下式算出两侧电流互感器二次回来呀的额定电流:
wc
K.........接线系数,电流互感器为星形接线时,三角形接线时TA
K.........电流互感器变比。
取二次额定电流最大的一侧为基本侧,表3-1为本课程设计的变压器的参数,根据以上公式计算得二次回路额定电流计算值,如表3-2
由表3-2可以看出,63kv侧电流互感器一次回路额定电流大于6.3kv侧。
因此63kv侧为基本侧。
最大运行方式16KA,最小运行方式13KA。
即,。
由于所给的这两个数据是二次母线短路电流,且基本侧为一次侧。
必须将其换算到一次侧。
则,
（2计算保护装置63kv侧的一次动作电流
按躲过外部最大不平衡电流,根据公式:
式中...........可靠系数,取1.3;
...........最大不平衡电流
..........外部故障时最大三相短路电流的周期分量
............电流互感器同型系数,型号相同时取0.5,不同时取1;
...........电流互感器的容许最大相对误差,为0.1;
........变压器改变分接头调压引起的相对误差,一般采用调压范围一半,取5%;
..........由于继电器的整定匝数与计算的不相等而产生的误差,初算时可取中间值0.05,最大值为0.91。
则:
（A
按躲过励磁涌流
根据公式:
式中.........可靠系数,取1.3;
.........变压器额定电流。
则（A
按躲过电流互感器二次断线。
式中............可靠系数,取1.3;
..........变压器的最大工作电流,无法确定时,可采用变压器的额定电流。
根据以上三个条件计算的结果,取其最大者最为基本侧的动作电流整定值,因此,选择63kv侧的一次动作电流（A。
（3确定线圈接线与匝数
平衡线圈I、II分别接于63kv侧和6.3kv侧。
计算基本侧继电器的动作电流为
则,（A
基本侧计算线圈计算匝数为
式中=60
则（匝
据BCH-2内部实际接线,选定实际整定匝数为6匝,其中取差动线圈匝数,平衡线圈II的匝数。
（4确定6.3kV侧平衡线圈的匝数
（匝
确定平衡线圈II实际匝数为匝。
（5计算由于实际匝数与计算匝数不等产生的相对误差
因为,且相差很小,故不需要核算动作电流。
（4灵敏系数校验
按最小运行方式下,63kV侧两相短路校验。
因为基本侧互感器二次额定电流最大,故非基本侧灵敏系数最小。
6.3kV侧通过继电器的电流为:
（A
继电器整定的电流为（A
这最小灵敏系数为<
2不满足要求，故应重新计算校验。
3.2后备保护的整定计算11
3.2.1过电流保护的整定计算根据公式:
式中.....可靠系数，取1.2或1.3；
....返回系数，一般取0.85；
....变压器可能出现的最大工作电流。
则（A保护装置灵敏度：
则>
2满足要求。
当采用低电压闭锁的过电流保护时，保护中电流元件的动作电流大于变压器的额定电流来整定，即式中.......变压器额定电流，可靠系数取1.2，返回系数取0.85.则（A3.2.2过负荷保护的整定计算根据公式：
式中.......可靠系数，取1.05；
........返回系数，一般为0.85；
........变压器的额定电流。
则3.对保护设计的评价对于瓦斯保护，当变压器的内部发生故障，如匝间或层间短路、12
单相接地短路等，有时故障电流较小，可能不会是反应电流的保护动作，有一定优越性但也有其弊端。
差动保护可以正确区分内外故障，而且不需要与其它元件的保护配合，可以做到无延时的切除区内故障，选择性好，具有很大优越性。
但是差动保护一直存在励磁涌流的问题，虽然随着技术的不断进步，但是瓦斯保护和差动保护的固有原理性矛盾也很突出。
后备保护的出现就大大缓解了这一矛盾。
后备保护可以防止由外部故障引起的变压器绕组过电流。
它与主保护构成了一个完整的保护，共同保证变压器的正常运行，以及及时切除故障。
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QF2信号III1++++++信号_II1+跳QF1跳QF2IIUUt_II2QF2TR2__QF1接自低压侧接自高压侧电压互感器电压互感器14III2Ir3QF1TR1++至信号至信号6+54R++
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